En Plutón, el hielo de agua forma montañas y el de nitrógeno fluye
La temperatura de la superficie de Plutón se sitúa entre unos −226°C y −240°C. A esas temperaturas, el hielo de agua es lo bastante duro para sostener montañas. El hielo de nitrógeno, en cambio, puede fluir como un glaciar cuando transcurre muchísimo tiempo. Si forma una capa gruesa, también puede moverse lentamente hacia arriba y hacia abajo sin dejar de ser sólido. Las montañas, los glaciares y las llanuras poligonales que New Horizons descubrió en 2015 adquirieron formas distintas porque cada tipo de hielo se comporta de manera diferente.
Plutón mide unos 2.377km de diámetro, cerca de dos tercios del diámetro de la Luna terrestre. Se encuentra a una distancia media de unas 39AU del Sol y tarda 248 años en completar una órbita. Como su órbita es alargada, su distancia al Sol varía entre unas 30AU y 49AU. Con esos cambios, una parte del hielo de nitrógeno, metano y monóxido de carbono de la superficie se convierte en gas o vuelve a congelarse, y así se desplaza entre el terreno y la atmósfera.
- Unos 2.377km Diámetro de Plutón
- Unas 39AU de media Cerca de 39 veces la distancia entre la Tierra y el Sol
- Unas 153 horas Tiempo que Plutón tarda en girar una vez sobre sí mismo
- Unos 248 años Tiempo que Plutón tarda en dar una vuelta al Sol
El hielo de agua forma montañas y el de nitrógeno fluye
En las imágenes de New Horizons, algunas montañas de Plutón alcanzan entre 2 y 3km de altura. El hielo de nitrógeno o de metano es demasiado blando para sostener montañas así durante mucho tiempo, por lo que se interpreta que están hechas principalmente de hielo de agua, mucho más duro. Las observaciones espectroscópicas en infrarrojo también detectaron hielo de agua en zonas extensas. En algunos lugares, capas de hielo de nitrógeno, metano y monóxido de carbono lo cubren y ocultan su señal.
Incluso con las bajas temperaturas de Plutón, el hielo de nitrógeno puede deformarse como un glaciar si dispone de suficiente tiempo. Las imágenes conservan huellas de su descenso desde terrenos elevados hacia una cuenca más baja y de su paso alrededor de obstáculos. Los fragmentos de hielo de agua son menos densos que el hielo de nitrógeno que los rodea, por lo que pueden subir hasta su superficie. Estos fragmentos se han acumulado en el borde de Sputnik Planitia.
En Plutón, no todos los materiales llamados «hielo» se comportan igual. El hielo de agua forma un suelo firme; el de nitrógeno fluye como un glaciar y transforma la superficie.
El hielo sólido de nitrógeno circula despacio en Sputnik Planitia
Sputnik Planitia, de unos 1.000km de anchura, ocupa la parte occidental de la región Tombaugh, que parece un corazón. Esta cuenca baja es un glaciar enorme compuesto principalmente por hielo de nitrógeno, con hielo de metano y monóxido de carbono mezclado. Su superficie está cubierta de zonas poligonales de entre 16 y 48km de ancho, y apenas se ven cráteres de impacto. Esto indica que la superficie fue cubierta de nuevo mucho más recientemente que los terrenos llenos de cráteres que la rodean.
Los polígonos se pueden explicar con un modelo en el que una capa de hielo sólido de nitrógeno de varios kilómetros de espesor circula con extrema lentitud. El hielo que se calienta un poco desde abajo asciende, mientras que el que se enfría en la superficie se desplaza hacia los bordes de los polígonos y desciende. Esto no significa que el nitrógeno sea líquido ni que esté hirviendo. Significa que incluso un hielo sólido que parece rígido puede moverse durante periodos muy largos y cubrir la superficie con hielo más reciente.
Cuando hay pocos cráteres, se puede deducir que la superficie cambió después que otros terrenos. Sin embargo, las imágenes por sí solas no revelan cuándo cambió exactamente toda la llanura ni si todas sus zonas lo hicieron al mismo ritmo.
El hielo de la superficie alimenta la tenue atmósfera
La atmósfera de Plutón está formada sobre todo por nitrógeno, aunque también contiene metano y monóxido de carbono. Cuando la luz solar transforma el hielo superficial de nitrógeno directamente de sólido en gas, la atmósfera aumenta. Si baja la temperatura, una parte de ese gas vuelve a congelarse sobre la superficie. Por eso, la presión atmosférica no depende solo de la distancia al Sol. También influyen las zonas que reciben luz y el modo en que el calor guardado bajo el terreno modifica la temperatura de la superficie.
Cuando New Horizons observó la luz del Sol atravesando la atmósfera desde detrás de Plutón, distinguió varias capas de bruma a más de 160km sobre la superficie. En la alta atmósfera, la radiación ultravioleta descompone el metano y produce distintas partículas de hidrocarburos. Al caer al terreno, estas partículas pasan a formar parte del material que da a la superficie su color rojizo y marrón. La propia bruma parece azul porque sus partículas pequeñas dispersan mejor la luz azul.
Es posible que gran parte de la atmósfera se congele cuando Plutón se aleje del Sol, pero la distancia por sí sola no permite predecir cuándo ocurrirá ni cuánto quedará. El sobrevuelo de 2015 solo midió un instante de una órbita que dura 248 años. Para conocer los cambios a largo plazo, los astrónomos deben seguir observando ocultaciones, cuando la luz de una estrella atraviesa la atmósfera de Plutón.
- Sublimación Parte del hielo de nitrógeno y metano iluminado por el Sol se convierte en gas y repone la atmósfera.
- Transporte atmosférico El gas se extiende a otras regiones y vuelve a congelarse donde hace más frío.
- Flujo glaciar El hielo de nitrógeno acumulado se desplaza lentamente desde las zonas altas hacia la cuenca de Sputnik.
- Convección en estado sólido La gruesa capa de hielo de nitrógeno de la cuenca circula hacia arriba y hacia abajo y renueva la superficie.
Las grandes fracturas indican que podría quedar un océano subterráneo
Plutón presenta grandes fracturas que se extienden cientos de kilómetros. Si todo el cuerpo se hubiera contraído, la superficie debería mostrar muchas señales de compresión y arrugamiento. Sin embargo, destacan más las huellas de una corteza de hielo que se estiró y se abrió. Estas fracturas se pueden explicar con modelos en los que el agua subterránea se congeló lentamente y aumentó de volumen, o en los que el agua líquida que aún permanece empujó la corteza helada.
La posición de Sputnik Planitia ofrece otra pista sobre un posible océano subterráneo. Si bajo la cuenca queda agua líquida, o si una capa gruesa de hielo de nitrógeno hizo que la zona fuera más pesada que sus alrededores, la cuenca pudo desplazarse hasta su ubicación actual mientras Plutón giraba. Sin embargo, ninguna sonda orbital ha medido con detalle la gravedad de Plutón ni se han registrado allí ondas sísmicas. El océano subterráneo es un modelo convincente que explica varios accidentes geográficos, no una capa de agua confirmada de forma directa.
Solo una nave ha observado Plutón de cerca
New Horizons despegó en 2006 y el 14 de julio de 2015 pasó a unos 12.500km de la superficie de Plutón. Hasta hoy, es la única nave que ha estudiado Plutón a corta distancia. Sus cámaras, espectrómetros e instrumentos de partículas reunieron unos 6,25GB de datos, y enviarlos todos a la Tierra llevó más de 15 meses.
El sobrevuelo mostró con detalle el terreno y la estructura atmosférica de un hemisferio, pero no pudo medir cómo cambian esas mismas zonas con las estaciones. La existencia de un océano subterráneo, el espesor exacto de la capa de hielo de nitrógeno y los cambios prolongados de la presión atmosférica todavía dependen de pruebas indirectas. Para responder con mayor precisión, haría falta una sonda que orbitara Plutón durante mucho tiempo y observara su terreno, su gravedad y su atmósfera en distintos momentos.
La superficie de un planeta enano también puede seguir cambiando
Plutón fue clasificado como planeta enano según la definición adoptada por la Unión Astronómica Internacional en 2006. Ese nombre es solo un criterio para agrupar cuerpos que orbitan el Sol; no significa que Plutón sea una bola de hielo inmóvil. En su superficie se alzan montañas de hielo de agua, fluyen glaciares de nitrógeno y el hielo intercambia materia con la atmósfera. New Horizons demostró que el paisaje puede seguir cambiando incluso en un mundo pequeño y extremadamente frío.
Fuentes
- NASA Science — Pluto Facts
- NASA Science — New Horizons
- NASA — Pluto’s Heart: Like a Cosmic “Lava Lamp”
- NASA — New Findings Shape Understanding of Pluto and Its Moons
- NASA — New Horizons Discovers Flowing Ices on Pluto
- NASA — Pluto’s Widespread Water Ice
- NASA Science — Pluto at Twilight
- NASA — Scientists Probe Mystery of Pluto’s Icy Heart